详解IP高清摄像机核心技术

高清监控Image Sensor是关键

IP高清摄像机从本意上讲超越了传统常用的模拟摄像机。现在市面上的高清监控摄像机已经形成以百万像素为基础，200万像素，300万像素为先导的多元化产品格局。一台IP高清网摄像机主要由视频采集、视频编码、网络传输等几部分组成。一台IP高清摄像机可以被看作一台高清摄像机和一台电脑的结合体。它通过CMOS/CCD感光器进行逐行扫描，将光信号直接能够捕获影像并通过SoC单芯片处理，直接通过IP网络进行传输，从而使用户能够通过标准的基于IP网络基础构架在本地或者远程地点实现观看、存储和管理高清视频数据。

IP高清摄像机以核心部件的图像传感器(Image Sensor)做分类的话，主要有CCD和CMOS两种。其中CMOS又细分为传统的CMOS和Exmor CMOS即背照式CMOS。CCD和CMOS就基本结构和工作原理来说，区别如下：

CCD是 Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，CCD电荷耦合器存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂。

CMOS是Complementary Metal-Oxide Semiconductor(互补性氧化金属半导体)的缩写，和CCD一样同为在高清摄像机中可记录光线变化的半导体，CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流(或电压)信号，信号读取十分简单，两者的特点如下。

· CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢；

· CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器快很多；

· CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大；

· CMOS光电传感器只需使用一个电源，耗电量非常小，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。

IP高清摄像机的“大脑”：核心处理芯片

高清IPC的设计方案很多，但从架构上来看，主要包括两种：其一，采用CCD/CMOS传感器作为图像采集设备，配套提供实现图像处理和编码功能的SoC芯片；其二，采用前端摄影机模块，作为图像采集设备，和一个通用的ASIC或DSP进行编码和传输。由于第一种架构设计灵活，广泛被厂家采用。

在图像处理方面有三种实现方案：第一种方案采用专用的ISP处理芯片和编码处理部分，该方案较灵活，采用专用的ISP芯片稳定性好，能够保证图像的质量；第二种方案采用集成ISP的编码芯片，该方案灵活性次于第一种方案，且专用的ISP处理芯片稳定性虽高，但图像质量一般、成本较高；第三种方案采用FPGA等芯片实现信号处理及编码功能，该方案灵活性最强，但是稳定性差、成本最高、图像质量难于保证。专用ISP方案设计灵活、性价比高、可以保证图像的质量，适用于高清IPC的设计。